Два антибиотика борются с бактериями не так, как считалось ранее

Исследователи из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что два широко назначаемых антибиотика — хлорамфеникол и линезолид — могут бороться с бактериями иным способом, чем считали учёные и врачи на протяжении многих лет. Вместо того чтобы без разбора останавливать синтез белка, эти препараты тормозят работу аппарата синтеза белка только в определённых участках гена.

Рибосомы — одни из самых сложных компонентов клетки, ответственные за производство всех белков, необходимых для её выживания. У бактерий рибосомы являются мишенью для многих важных антибиотиков.

Команда Александра Манкина и Норы Васкес-Ласлоп провела новаторские исследования рибосомы и антибиотиков. В своей последней работе, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, они обнаружили, что хотя хлорамфеникол и линезолид атакуют каталитический центр рибосомы, они останавливают синтез белка только в определённых контрольных точках.

"Многие антибиотики подавляют рост патогенных бактерий, ингибируя синтез белка, — говорит Манкин. — Это достигается за счёт воздействия на каталитический центр бактериальной рибосомы, где создаются белки. Общепринято считать, что эти препараты являются универсальными ингибиторами синтеза белка и должны легко блокировать образование каждой пептидной связи. Но мы показали, что это не обязательно так", — добавила Васкес-Ласлоп.

Хлорамфеникол, являющийся природным соединением, — один из старейших антибиотиков на рынке. На протяжении десятилетий он эффективен против многих бактериальных инфекций, включая менингит, чуму, холеру и брюшной тиф.

Линезолид, синтетический препарат, — более новый антибиотик, используемый для лечения серьёзных инфекций, вызванных грамположительными бактериями, устойчивыми к другим антибиотикам (например, стрептококками и метициллин-резистентным Staphylococcus aureus (MRSA)). Предыдущие исследования Манкина установили место действия и механизм устойчивости к линезолиду.

Несмотря на различия, оба антибиотика связываются с каталитическим центром рибосомы, где, как ожидалось, они должны ингибировать образование любой пептидной связи, соединяющей компоненты белковой цепи в длинный биополимер. В простых ферментах ингибитор, проникающий в каталитический центр, просто останавливает работу фермента. Учётые полагали, что это справедливо и для антибиотиков, нацеленных на рибосому.

"Вопреки этому мнению, активность хлорамфеникола и линезолида критически зависит от природы специфических аминокислот зарождающейся цепи, которую несёт рибосома, и от идентичности следующей аминокислоты, которая должна быть присоединена к растущему белку, — пояснила Васкес-Ласлоп. — Эти данные указывают на то, что nascent-белок модулирует свойства каталитического центра рибосомы и влияет на связывание его лигандов, включая антибиотики".

Сочетание методов геномики и биохимии позволило исследователям лучше понять механизм действия этих антибиотиков.

"Если вы знаете, как работают эти ингибиторы, вы можете создавать более эффективные лекарства и использовать их как лучшие инструменты для исследований, — отметил Манкин. — Их также можно более эффективно применять для лечения болезней человека и животных".